Spécialiste des lasers à cascade quantique (ou QCL, voir encadré) à finalité militaire ou industrielle, la deeptech Mirsense annonce ce 23 avril une levée de fonds d’un montant de 7 millions d’euros, en série A. Les bailleurs énumérés dans le communiqué officiel sont Safran Corporate Ventures, Supernova Invest, Polytechnique Ventures et Crédit Agricole Alpes Développement.
« L’objectif de cette levée de fonds est d’accélérer sur les applications de détection de gaz », informe Mathieu Carras, PDG et cofondateur (avec Mickael Brun) de Mirsense en 2015, une spin-off du III-V Lab et de l’Institut d’électronique et des systèmes de l’université de Montpellier. Grâce à un précédent financement de 2 millions d’euros, enregistré en 2018, la deeptech s’est d’abord tournée vers la défense et plus largement la sécurité, en quête de techniques de contre-mesure optique. Un QCL, émettant dans l’infrarouge moyen et lointain (longueur d’onde de 2,5 à 25 micromètres), est capable d’éblouir le système de guidage d’un missile, qui se repère grâce à la chaleur.
Un capteur de benzène portatif
« Notre technologie, dont la qualification militaire a été obtenue en 2023, n’est pas soumise à la réglementation américaine sur l’armement (elle est dite Itar-free, ndlr), indique Mathieu Carras, et nous sommes les derniers indépendants dans ce domaine, depuis le rachat d’un concurrent suisse par une entreprise israélienne. »
La détection de gaz – polluants, gaz à effet de serre… - est donc la deuxième activité que Mirsense a l’intention de soutenir grâce à cet afflux de capitaux. Si la deeptech propose déjà des lasers fixes pour la spectroscopie industrielle, elle souhaite élaborer en complément des systèmes de détection de gaz à base de QCL, nommés Mirchip, qui seront portatifs. « Grâce à la miniaturisation et à l’intégration, on démocratise les QCL », souligne Mathieu Carras.
La première version, Mirchip X, sera lancée d’ici à la fin 2025. De la taille d’un parallélépipède de 5x5x10 cm, elle détectera les gaz à effet de serre (dioxyde de carbone, méthane, protoxyde d’azote) et de gaz précurseurs de particules fines (ammoniac). La liste s’allongera progressivement. Mirchip S, la seconde version plus compacte (un cylindre de 2 cm de diamètre et 3 cm de long), devrait quant à elle arriver l’an prochain. Elle alertera les travailleurs de l’industrie pétrochimique de la présence de benzène, un gaz cancérogène. Un dispositif moins contraignant que ceux utilisés actuellement, selon Mathieu Carras.
Ouverture d'un site industriel à Grenoble
Plutôt que le seul laser, Mirsense fournira aux intégrateurs, oeuvrant dans les industries concernées, une fonction de détection. Celle-ci « produira une mesure de concentration en partie par million pour tel gaz », précise Mathieu Carras. Le capteur comportera le QCL, la détection photoacoustique (voir encadré), un microphone de type MEMS (microsystème électromécanique), ainsi qu’une puce électronique spécialisée (Asic) réservée à Mirchip S, développée par un tiers. Un QCL émettant à une longueur d’onde unique pour la détection d’une molécule, ce dispositif sera modulaire pour pouvoir détecter plusieurs gaz.
Le développement et la production de ces capteurs sera l’apanage d’un nouveau site industriel, implanté à Grenoble. « Notre site là-bas était jusqu’à présent au sein du CEA-Leti, explique Mathieu Carras. En raison de cette phase d’industrialisation, nous sortons maintenant du CEA-Leti et ouvrons un site de 600 m². Nous allons aussi pérenniser notre R&D à Montpellier, concernant les QCL de longueur d’onde de 10 à 20 micromètres basés sur des antimoniures. Une filière unique au monde. » Les effectifs de Mirsense sont aujourd’hui concentrés au siège social, à Orsay, où la deeptech, à l’adresse du secteur de la défense, réalise des lasers de 4 à 10 micromètres à base d’arséniure, sur substrat en phosphure d’indium (InP), répandu également dans le monde des télécoms.
Cascades d’électrons et ondes acoustiques
Les gaz à effet de serre et les polluants gazeux possèdent généralement des raies d’absorption très intenses dans le moyen infrarouge. Le hic, c’est qu’il n’existe pas de matériau dont le spectre d’émission se situe naturellement dans cette gamme de longueurs d’onde. D’où l’idée de « sculpter » à l’échelle nanométrique un matériau artificiel qui comble cette lacune. « On crée un empilement de couches de semi-conducteurs qui vont former des puits quantiques (ou puits de potentiel, ndlr) dans lesquels les électrons vont cascader, détaille Mathieu Carras. L’effet de quantification qui en résulte permet d’obtenir des transitions entre des niveaux d’énergie, là où il y avait un continuum d’énergie. » Inséré dans une cavité optique, cet empilement – une diode – devient un laser de longueur d’onde tributaire des matériaux et de la structuration des couches. Mirsense a par ailleurs breveté une méthode de type DFB (distributed feedback) pour sélectionner avec précision, grâce à une structure périodique (un réseau de Bragg), la longueur d’onde émise par ses QCL.
S’ajoute à cela la détection photoacoustique, un moyen technique de détecter des gaz. « Si la molécule qu’on veut détecter est présente, elle va absorber l’onde émise par le laser, complète Mathieu Carras. Elle entre aussi en résonance avec la fréquence des impulsions du laser, autour d’une dizaine de kilohertz, et génère une onde acoustique qu’on peut capter grâce à un microphone standard de smartphone. »
